JP2007289853A - 廃水処理方法及び該装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッチ式の電解処理にて装置の稼働率を上げるとともに、電極への負荷を軽減し、装置の延命化を図った廃水処理方法及び該装置を提供する。
【解決手段】窒素化合物を含有する廃水を、循環槽１１、１２と電解槽２０の間を循環させながら塩素イオンの存在下で電解処理して廃水中の窒素化合物を分解処理するバッチ式の廃水処理方法において、循環槽１１、１２が複数設けられ、一の循環槽と電解槽２０とからなる循環ラインが複数存在し、廃水のｐＨ等の電解槽２０における制御要素を検出し、該検出結果に基づいて制御装置１３により窒素化合物の分解処理の終点を判断し、該分解処理の終点にて循環ラインを順次切り替えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、し尿等の窒素化合物を含有する廃水を塩素イオンの存在下で電解処理することにより、窒素化合物を窒素ガスまで分解して除去する廃水処理技術に関し、特にバッチ式の処理装置を用いて効率良く電解処理を行うようにした廃水処理方法及び該装置に関する。

廃水中に含有される窒素化合物は、河川、湖沼或いは内湾などにおける富栄養化の要因の一つであるため、窒素化合物を廃水から除去する必要がある。廃水中に含有される窒素化合物はその廃水の種類、性状にもよるが、アンモニア性窒素として存在することが多く、従来よりこのアンモニア性窒素を無害な窒素ガスまで高効率で分解し、廃水から除去する技術が提案、実用化されている。
窒素除去方法の一つとして、電解法を用いた処理が提案、実用化されている。電解法を用いた処理は、処理速度が速く、電気を通じるだけで容易にアンモニア性窒素を分解できるという利点から、近年注目されている技術である。

電解法を用いた窒素化合物の分解処理は、電解反応により廃水中に含まれる塩素から次亜塩素酸を生成し、該次亜塩素酸と窒素化合物とを反応させて窒素ガスまで分解する。廃水処理装置の一例として図９に示されるように、電極を備えた電解槽５２と、一時的に廃水を貯留する循環槽５１と、電解槽５２と循環槽５１間にて廃水を循環させるポンプ５３、５４とを備え、廃水の全量又は一部を循環槽５１へ供給し、電解槽５２と循環槽５１の間をポンプ５３、５４により循環させながら電解処理を行い、処理後の電解処理液を循環槽５１から排出することをバッチ式にて複数回繰り返し行うことにより、窒素化合物分解処理性能の安定化を図るようにしている。

特許文献１（特開２００４−３２１９６３号公報）には、上記したように電解貯槽（循環槽）と電解反応槽（電解槽）との間を循環して処理水から硝酸性窒素を効果的に分解除去する方法が開示されている。
また、特許文献２（特開２００５−２１８６３号公報）には、廃水を受水槽（循環槽）に貯留し、電解槽に循環して電解処理を半バッチ方式で処理する方法が開示されている。ここで、半バッチ方式の循環処理方式は、電解処理の初期における遊離残留塩素濃度を所定の値に調整することを目的としており、電解処理水中に残る高濃度の遊離残留塩素を次バッチの初期における遊離残留塩素の供給源として利用するものである。
さらに、特許文献３（特開２００５−１４４３６６号公報）には、電解槽の前段または後段に廃水を濃縮して塩素イオン濃度を高めた状態で電解槽またはその前段に供給する電解処理方法が開示されている。これにより濃縮した塩素イオンを電解槽に供給することが可能となり、廃水の性状が異なっても常に一定以上の処理能力を維持することができる。

特開２００４−３２１９６３号公報 特開２００５−２１８６３号公報 特開２００５−１４４３６６号公報

窒素化合物を含有する廃水を電気化学的反応によりバッチ処理する方法において、給液、排液による電解装置稼働率の低下、電極表面が気相、液相に繰り返し触れることによるスケール付着、電解ＯＮ−ＯＦＦ繰り返しによる電極消耗が課題となっている。
特許文献１では、電解貯槽と電解反応槽から構成される処理方法が開示されているが、廃水の給液、排液の方法については記載されておらず、１バッチ処理における構成が開示されているのみであるため、電解装置の稼働率の低下は避けられない。また本従来技術は、ダイヤモンド電極を用いた硝酸性窒素を処理対象とした還元処理であるのに対し、本願では被酸化性物質の酸化処理に関するものであり適用分野が異なる。
特許文献２は、半バッチ方式を用いた電解処理が開示されているが、これは電解初期において遊離残留塩素を供給することを目的としており、やはり電解槽の稼働率を向上させるものではない。また、廃水中に有機物を含む場合には、高濃度の残留塩素と反応し、トリハロメタン等の有機塩素化合物を生成する惧れがあるため、残留塩素濃度を過剰に高くすることは問題がある。

特許文献３は、電解槽から排出した液を還流させて槽内に循環させるラインを設けた構成となっているが、これは濃縮した塩素イオンの供給を行うための還流であり、還流される液中の窒素化合物の処理を目的として循環させるものではなく、また電解槽の運転方法を記載したものでない。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、バッチ式の電解処理にて装置の稼働率を上げるとともに、電極への負荷を軽減し、装置の延命化を図った廃水処理方法及び該装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
窒素化合物を含有する廃水を、循環槽と電解槽の間を循環させながら塩素イオンの存在下で電解処理して廃水中の窒素化合物を分解処理するバッチ式の廃水処理方法において、
前記循環槽が複数設けられ、一の循環槽と前記電解槽とからなる循環ラインが複数存在し、
前記電解槽の制御要素を検出し、該検出結果に基づいて制御装置により前記窒素化合物の分解処理の終点を判断し、該分解処理の終点にて前記循環ラインを順次切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、循環槽を複数設け、一の循環槽と一の電解槽とからなる異なる循環ラインを複数形成し、バッチ毎に各循環ラインを順次切り替えて電解処理することにより、バッチ式電解処理の制御方法を活かしつつ、電解槽の稼働率を向上させ、延いては処理装置の運転効率を向上させることが可能となる。バッチ式電解処理は、連続式に比べて制御の容易化、適正化が図れる。また、これによりスケール付着防止や電解ＯＮ−ＯＦＦの回避による電極消耗防止が図れ、電極への負荷を軽減し、装置の延命化を図ることができる。尚、本発明では循環槽とともに電解槽を複数設けるようにしてもよい。また、循環ラインを形成する一の循環槽及び電解槽とは、夫々単一の槽であってもよいし、複数の槽からなる槽ユニットであってもよい。

また、前記制御要素が、電解槽の運転時間、若しくは前記廃水のｐＨ、酸化還元電位、導電率のうち少なくとも何れか一であることを特徴とする。
これらの制御要素を用いることにより、廃水中の窒素化合物濃度を正確に把握でき、分解処理の終点を的確に見極めることができる。

さらに、前記制御装置では前記制御要素に基づいて、前記廃水の電解処理の際の電流値の大きさ、前記廃水に添加する塩素イオンの量のうち少なくとも一つを調整することを特徴とする。
本発明によれば、ｐＨの挙動などから電解槽の電流値及び塩素イオン濃度（食塩添加量）を変化させることにより、廃水に含まれる窒素（アンモニア）濃度が変動する場合においても、効率的で、無駄のない条件設定を自動で行う制御方法を提供することができる。

さらにまた、前記電解槽が直列に複数配置され、前記廃水に含まれる窒素化合物濃度に応じて、これらの電解槽を単独で交互に使用する循環ラインと、複数の電解槽を同時に使用する循環ラインの何れかを選択することを特徴とする。
これは、窒素化合物濃度が低い場合には電解槽を単独で交互に使用することにより、停止時の電解槽をメンテナンスすることができ、また電極の消耗を低減することができる。一方、窒素化合物濃度が高い場合には複数の電解槽を同時に使用することにより分解効率を上げることができる。

また、窒素化合物を含有する廃水を塩素イオンの存在下にて電解処理し、該窒素化合物を分解処理するバッチ式の廃水処理装置において、
前記廃水の給液手段と排液手段を有する複数の循環槽と、
前記循環槽から流入する廃水を電解処理する電解槽と、
一の前記循環槽と前記電解槽が接続された複数の循環ラインと、
前記循環ラインを切り替える切り替え手段と、
前記電解槽の制御要素を検出し、該検出結果に基づいて廃水中における窒素化合物の分解処理の終点を判断し、該分解処理の終点にて前記切り替え手段を操作して前記循環ラインを順次切り替える制御装置と、を備えたことを特徴とする。

また、前記制御要素が、電解槽の運転時間、若しくは前記廃水のｐＨ、酸化還元電位、導電率のうち少なくとも何れか一であることを特徴とする。
さらに、前記制御装置では、前記制御要素に基づいて、前記廃水の電解処理の際の電流値の大きさ、前記廃水に添加する塩素イオンの量のうち少なくとも一つを調整することを特徴とする。
さらにまた、前記電解槽が複数直列に配置され、
前記制御装置では、前記廃水に含まれる窒素化合物濃度に応じて、これらの電解槽を単独で交互に使用する循環ラインと、複数の電解槽を同時に使用する循環ラインの何れかを選択することを特徴とする。

以上記載のごとく本発明によれば、バッチ式電解処理の制御方法を活かしつつ、電解槽の稼働率を向上させ、延いては処理装置の運転効率を向上させることが可能となる。バッチ式電解処理は、連続式に比べて制御の容易化、適正化が図れる。また、これによりスケール付着防止や電解ＯＮ−ＯＦＦの回避による電極消耗防止が図れ、電極への負荷を軽減し、装置の延命化を図ることができる。
さらに、ｐＨの挙動などの制御要素に基づき電解槽の電流値及び塩素イオン濃度を調整することにより、廃水に含まれる窒素化合物濃度が変動する場合においても、効率的で、無駄のない条件設定を自動で行う制御方法を提供することができる。
さらにまた、直列に複数の電解槽を配置することにより、窒素化合物濃度に応じた処理が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
本実施例において処理対象とされる廃水は、アンモニア（ＮＨ_３）、アンモニウムイオン（ＮＨ_４ ^＋）等の窒素化合物を含む廃水であり、例えば有機物下水道、し尿、畜産廃水、水産加工廃水、洗浄廃水、工場廃水等が挙げられる。

図１は本発明の実施例に係る廃水処理装置の概略構成図で、図２は図１における各処理段階の廃水の流れを示す図、図３は本発明の実施例に係る廃水処理装置の運転状況を示す図、図４は図１を応用して電解槽を２槽設けた廃水処理装置の概略構成図、図５は本発明の実施例に係る廃水処理方法のフロー図、図６は規定処理時間内で許容処理時間よりも短い時間で処理を終えた場合の次バッチの処理条件設定方法の説明図、図７は規定処理時間内に処理し終えなかった場合の次バッチの処理条件設定方法の説明図、図８は規定処理時間と許容処理時間との間の時間で処理を終えた場合の処理時間とｐＨ及び窒素化合物濃度との関係を表すグラフである。

図１に示されるように、廃水処理装置１０は、廃水が供給される複数の循環槽１１、１２と、該循環槽からの廃水が流入する電解槽２０と、該電解槽２０からの廃水を循環槽１１、１２に循環させる循環ラインと、廃水を供給、排出、循環させるための各ポンプ１５ａ〜１５ｆと、循環ラインを切り替える各三方バルブ１６、１８と、電解槽２０の制御要素に応じて三方バルブ１６、１８を操作する制御装置１３と、を備える。
循環槽１１、１２は複数設けられる。該循環槽１１、１２は原則として廃水を一時的に滞留させる機能を有するが、塩素イオン液添加手段、ｐＨ調整手段等を設けてもよい。ｐＨ調整手段を設ける場合には、循環ライン内の処理液がｐＨ５以上且つｐＨ８未満となるように、ｐＨ調整剤を添加して調整する。

電解槽２０は一又は複数設けられる。該電解槽２０は、処理槽２１と、該処理槽２１内の廃水中に浸漬された少なくとも一対の電極板２３、２４と、この電極板２３、２４に接続された直流電源装置２２と、を有し、これらの電極板２３、２４間に、前記電源装置２２により電流を流すことにより処理槽２１内の廃水の電解反応を行う。
処理槽２１内にはｐＨセンサ２６、ＯＲＰセンサ（不図示）、導電率計測手段の少なくとも一が設けられている。本実施例では一例としてｐＨセンサ２６を示す。
また、好ましくは処理槽２１内に撹拌機２５を設けるとよく、これにより処理槽２１内の廃水が撹拌されて電解効率が向上する。
さらに、電解槽２０に、塩素イオン液添加手段２７を設けることが好ましい。塩素イオン液添加手段２７は、食塩水等の塩素イオンを含有する塩素イオン液を処理槽２１内に供給する装置である。尚、この塩素イオン液添加手段２７は、循環槽１１、１２側に設けてもよい。

制御装置１３の入力端はｐＨセンサ２６に接続され、出力端は三方バルブ１６、１８に接続される。塩素イオン液添加手段２７を備える場合には、出力端は塩素イオン液添加手段２７にも接続される。
該制御装置１３では、ｐＨセンサ２６からの信号に基づいて三方バルブ１６、１８を制御し、循環ラインを切り替える。同様に、ｐＨセンサ２６からの信号に基づいて直流電源装置２２、塩素イオン液添加手段２７の少なくとも何れかを制御する。尚、廃水が循環しながら存在する循環槽１１、１２、電解槽２０、廃水ラインからなる流路を循環ラインという。
また、制御装置１３にタイマを内蔵し、電解槽２０の運転時間を測定し、該運転時間に基づいて三方バルブ１６、１８を操作して循環ラインを切り替えるようにしてもよい。

電解槽２０内では、撹拌機２５を作動して廃水を撹拌するとともに、直流電源装置２２から電極板２３、２４間に設定電流値Ｉｓ（例えば、予想される最大窒素化合物濃度でも規定処理時間内に処理できる容量の電流値）を流すとともに、塩素イオン液添加装置２７から処理槽２１内に塩素イオン液を設定添加量Ｃｓ（例えば、予想される最大窒素化合物濃度に対応する塩素イオン濃度となる添加量）で添加するように制御装置１３に入力すると、廃水は電極板２３、２４間で以下のようにして電気分解される。

正極板２４側においては、酸素（Ｏ_２）及び水素イオン（Ｈ^＋）が生成すると同時に（下記式（ａ））、廃水中に当初から含まれている塩素イオン及び添加された塩素イオン液の塩素イオンから塩素（Ｃｌ_２）が生成し（下記式（ｂ））、塩素がさらに正極板２４の表面近傍で不均化分解して、次亜塩素酸及び塩酸が生成する（下記式（ｃ））。他方、負極板２３側においては、水素（Ｈ_２）及び水酸化物イオン（ＯＨ⁻）が生成する（下記式（ｄ））。そして、廃水中に当初から含まれているアンモニア（ＮＨ_３）及び負極板側から発生したアンモニアは、次亜塩素酸と反応して窒素ガスとなる（下記式（ｅ））。これにより、窒素化合物は分解処理される。

Ｈ_２Ｏ→１／２Ｏ_２+２Ｈ^＋＋２ｅ⁻ …（ａ）
２Ｃｌ⁻→Ｃｌ_２＋２ｅ⁻ …（ｂ）
Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ …（ｃ）
Ｈ_２Ｏ＋ｅ⁻→１／２Ｈ_２＋ＯＨ⁻ …（ｄ）
２ＮＨ_３＋３ＨＣｌＯ→Ｎ_２＋３ＨＣｌ＋３Ｈ_２Ｏ …（ｅ）

さらに、本実施例の特徴的な構成として、電解槽２０と複数の循環槽１１、１２とからなる処理装置１０において、循環ラインを切り替える構成を有している。図１では一例として２つの循環槽Ａ１１、循環槽Ｂ１２と、１つの電解槽２０を示してある。循環槽Ａ１１、循環槽Ｂ１２にはポンプ１５ａ〜１５ｄ等の給液、排液手段が夫々設けられる。循環槽Ａ１１及び循環槽Ｂ１２の流出ラインは、三方バルブ１６を介して電解槽２０に接続される。同様に、電解槽２０の流出ラインはバルブ１７、三方バルブ１８を介して循環槽Ａ１１及び循環槽Ｂ１２に接続される。夫々のライン上には廃水を循環させるためのポンプ１５ｅ、１５ｆが備えられる。
上記した構成を有する処理装置では、三方バルブを切り替えることにより、一の循環槽Ａ１１と電解槽２０間を廃水が循環して電解処理を行う循環ラインと、他の循環槽Ｂ１２と電解槽２０間を廃水が循環して電解処理を行う循環ラインとが順次切り替わり、連続的に電解処理が行われる。

具体的には、循環槽Ａ１１を使用する場合には、図２（ａ）の太線で示す循環ラインのごとく、循環槽Ａ１１と電解槽２０間を廃水が流れるように三方バルブ１６、１８を切り替える。このとき、循環槽Ｂ１２では電解処理液の排出（排液）、廃水の供給（給液）が行われる。そして、電解処理が終了したら三方バルブ１６、１８を切り替えて、図２（ｂ）の太線で示す循環ラインのごとく、循環槽Ｂ１２と電解槽２０間を廃水が流れるようにする。このとき、循環槽Ａ１１では電解処理液の排出（排液）、廃水の供給（給液）が行われる。

処理装置１０の運転状況は、図３に示されるように、各循環槽１１、１２を順次切り替えて運転するため、電解工程を連続的に行うことができ、電解に使用されていない時に循環槽Ａ１１若しくは循環槽Ｂ１２にて排液、給液を行うようにしたため、実稼働率を向上させることが可能となる。
これは、例えば給液工程を２．５分、電解工程を１０分、排液工程を２．５分でバッチ式の電解処理を行う場合、一の循環槽１１と一の電解槽２０を備えた従来の処理装置を用いると、装置の実稼働率は１０／１５＝６７％となる。このように、従来の処理装置では、２４時間運転を行っても実稼働率は６０〜７０％程度となり、所定の処理能力に対し実稼働率を考慮した装置設計をした場合には、装置処理能力を大きくする必要がある。
しかし、本実施例のごとく循環槽１１、１２を２槽設けた場合、図３に示すような運転方法を採用することにより、装置の実稼働率をほぼ１００％とすることが可能となる。

本実施例の廃水処理装置１０では、電解処理により廃水中の窒素化合物濃度が所定濃度以下まで分解した時を分解処理の終点とし、該分解処理の終点において制御装置１３により三方バルブ１６、１８を操作して循環ラインを切り替えるようにしている。
分解処理の終点の判断は制御装置１３により行い、電解槽２０の制御要素に基づき行われる。該制御装置１３では、リアルタイムで電解槽２０の制御要素を検出し、該検出結果に基づいて分解処理の終点を判断する。
制御要素としては、ｐＨセンサ２６にて検出した処理槽２１内のｐＨ、ＯＲＰセンサ（不図示）により検出した処理槽２１内の酸化還元電位、導電率計測手段（不図示）により検出した導電率、若しくは制御装置１３に内蔵されたタイマにより測定された電解槽２０の運転時間、のうち少なくとも何れか一つとする。

（１）廃水のｐＨに基づいて終点を判断する場合は、廃水のｐＨを時系列的に検知し、該ｐＨに基づいて、即ち、ΔｐＨが負の値（ΔｐＨ＜０）から正の値（ΔｐＨ＞０）に切り替わったときに廃水中窒素化合物の分解処理の終点と判断する。ここで、ΔｐＨは単位時間当たりのｐＨの変化量である。
（２）廃水の酸化還元電位に基づいて終点を判断する場合は、廃水のＯＲＰ（酸化還元電位）を検知し、該ＯＲＰに基づいて、即ち、廃水のΔＯＲＰが規定値以上に増加したときに廃水中窒素化合物の分解処理の終点と判断する。ここで、ΔＯＲＰは単位時間当たりのＯＲＰの変化量である。
（３）廃水の導電率に基づいて終点を判断する場合は、廃水の導電率を検知し、該導電率に基づいて、即ち、廃水の導電率の単位時間当たりの変化量（低下量）が規定値以下のときに廃水中の窒素化合物の分解処理の終点と判断する。
（４）電解槽の運転時間に基づいて終点を判断する場合は、予め定められた設定時間を超えたら分解処理の終点と判断する。

以上の４つの方法のうち少なくとも何れか一つを用いて、循環ライン切り替えの基点となる分解処理の終点を判断する。尚、２以上の方法を採用し、優先順位を設けて優先順位の高い順に終点の判断材料とするようにしてもよい。つまり、（１）と（４）を用いる場合、ｐＨの優先順位を高くし、運転時間の優先順位を低く設定すると、ｐＨにより終点と判断されたら循環ラインを切り替えるようにし、ｐＨが設定時間以内に終点を示さない場合には設定時間になったら循環ラインを切り替える。

図４に、図１に示す実施例を応用した装置構成を示す。この廃水処理装置１０は、複数の循環槽１１、１２と、複数の電解槽２０Ａ、２０Ｂを備える。
原則として、一の循環槽に対して一の電解槽が接続されて循環ラインを形成し、交互に切り替えられて順次連続的に運転される。
本実施例では一例として、２槽の電解槽２０Ａ、２０Ｂを直列に配置した構成を示す。上流側の電解槽２０Ａの入口側に三方バルブ３０を設け、循環槽１１、１２からの廃水がバイパスライン３２を介して電解槽２０Ｂに直接流入するようにし、電解槽２０Ｂから排出された廃水は廃水ライン３３を介して循環槽１１、１２に循環する。

また、電解槽２０Ａの出口側に三方バルブ３１を設け、電解槽２０Ａから排出された廃水はバイパスライン３４を介して循環槽１１、１２に循環する。
さらに、電解槽２０Ａから排出された廃水は電解槽２０Ｂに流入し、再度電解処理された後に廃水ライン３３を介して循環槽１１、１２に循環する。
これは、窒素化合物濃度が低い場合には電解槽２０Ａ、２０Ｂを単独で交互に使用することにより、停止時の電解槽２０Ａ、２０Ｂをメンテナンスすることができ、また電極板の消耗を低減することができる。一方、窒素化合物濃度が高い場合には複数の電解槽２０Ａ、２０Ｂを同時に使用することにより電解効率を上げることができる。

また、本実施例のさらなる特徴的な構成として、上記した制御要素に基づいて電解槽２０の電気分解処理能力を調整する構成を備える。本実施例では、電解槽２０の電気分解処理能力の調整は、直流電源装置２２の電流値及び／若しくは塩素イオン液添加量の調整により達成される。装置構成は上記した廃水処理装置１０と同様で、制御装置１３による具体的な処理フローを以下に示す。

図５に示すように、まず、循環槽Ａ１１と電解槽２０からなる循環ラインが形成されるように三方バルブ１６、１８を設定する。そして、ポンプ１５ａを作動して循環槽Ａ１１内に廃水を規定量まで給液する（Ｓ１０１）。次に、ポンプ１５ｅ、１５ｆを作動して、循環槽Ａ１１と電解槽２０からなる循環ラインに廃水を循環させる。電解槽２０では撹拌機２５を作動して処理槽２１内の廃水を撹拌するとともに、直流電源装置２２を起動して電解処理を開始する（Ｓ１０２）。電解処理していくと、処理開始直後は次亜塩素酸の生成量がアンモニア等の窒素化合物の分解量よりも多いため、図８に示すように、廃水のｐＨの単位時間当たりの変化量（ΔｐＨ）が上昇し始めるものの（ΔｐＨ≧０（Ｓ１０３））、次第に窒素化合物が分解処理されて減少するため、廃水のΔｐＨが低下し始める（ΔｐＨ＜０（Ｓ１０４）。

そして、制御装置１３はΔｐＨが負の値（ΔｐＨ＜０）から正の値（ΔｐＨ＞０）に再び切り替わるとき、即ち、廃水中の窒素化合物が全て分解処理されることによる廃水のｐＨの上昇開始時が、予め決められた規定処理時間Ｔｓ（廃水の一日あたりの処理量から設定される１バッチ当たりで処理可能な時間：例えば１０分）内に生じるまで電解処理を継続する（Ｓ１０５）。
制御装置１３は、上記規定処理時間Ｔｓ内に廃水がΔｐＨ＜０でなくなる、即ち、ΔｐＨ≧０を検知すると、電気分解処理を終えるように直流電源装置２２の作動を停止させる。

次に、制御装置１３は、ΔｐＨ≧０を検知したとき、即ち、廃水中の窒素化合物が全て分解処理されたときが、許容処理時間Ｔｐ（規定処理時間Ｔｓよりも短い時間で規定処理時間Ｔｓと同一とみなせる時間：例えば９分）と規定処理時間Ｔｓとの間の時間内（例えば９〜１０分）であるか否かを判断し（Ｓ１０７）、ΔｐＨ≧０の検知が該時間内の場合には（図８参照）該処理バッチの電気分解処理能力、即ち該バッチの直流電源装置２２の電流値及び塩素イオン液の添加量が適切であると判断し、該電気分解処理能力を維持させるよう直流電源装置２２及び塩素イオン液添加装置２７を制御する（Ｓ１０８）。

また、図６に示すように、ΔｐＨ≧０を検知したときが、許容処理時間Ｔｐと規定処理時間Ｔｓとの間の時間外、即ち許容処理時間Ｔｐより短い時間Ｔ１（例えば８分）内の場合には、制御装置１３は、直流電源装置２２から電極板２３、２４間に流した設定電流値Ｉｓが予め定められている下限値であるか否かを判断し（Ｓ１０９）、該設定電流値Ｉｓが下限値にまで至っていない場合には、設定電流値Ｉｓの削減量を算出して（Ｓ１１０）、次回のバッチを新たな電気分解処理能力を低下させるように直流電源装置を制御する。尚、次回のバッチとは、切り替えを行った後の循環ラインにおけるバッチ処理をいう。
ここで、制御装置１３は、設定電流値Ｉｓの削減量、即ち、次回のバッチの新たな更新電流値Ｉｎ１を下記の式（１）に基づいて算出する。

Ｉｎ１＝Ｉｓ・（Ｔ１／Ｔｓ）・α …（１）
ただし、αは安全係数（例えば１．１）である。

そして、該設定電流値Ｉｓが下限値にまで至っている場合には、制御装置１３は電流値の削減だけでは電気分解処理能力の低下調整が不十分であると判断し、添加する塩素イオン液の削減量を算出して（Ｓ１１１）、次回のバッチを新たな更新添加量Ｃｎ１で電気分解処理するように、即ち、該バッチよりも次回のバッチの電気分解処理能力を低下させるように塩素イオン液添加装置２７を制御する。ここで、制御装置１３は、設定添加量Ｃｓの削減量、即ち、次回のバッチの新たな更新添加量Ｃｎ１を下記の式（２）に基づいて算出する。

Ｃｎ１＝Ｃｓ・（Ｔ１／Ｔｓ）・β
ただし、βは安全係数（例えば１．１）である。

他方、図７に示すように、廃水が規定処理時間Ｔｓ内で常にΔｐＨ＜０である、即ち、規定処理時間Ｔｓ内に廃水の窒素化合物を全て分解処理し終えることができず、ΔｐＨ≧０を検知できなかった場合には、制御装置１３は次回の処理を予定時間どおりに行うため、電気分解処理を終了するように直流電源装置２２の作動を停止させる（Ｓ１１２）。

そして、制御装置１３は、直流電源装置２２から電極板２３、２４間に流した設定電流値Ｉｓが予め定められている上限値であるか否かを判断し（Ｓ１１３）、該設定電流値Ｉｓが上限値にまで至っていない場合には、設定電流値Ｉｓの増加量を算出して（Ｓ１１４）、次回のバッチを新たな更新電流値Ｉｓ２で電気分解処理するように、即ち、該バッチよりも次回のバッチの電気分解処理能力を高めるように直流電源装置２２を制御する。ここで、制御装置１３は、設定電流値Ｉｓの増加量、即ち、次回のバッチの新たな更新電流値Ｉｎ２を以下のようにして算出する。

制御装置１３は、予め記憶されている過去の処理データに基づいて、図７に示すように、ΔｐＨ＜０からΔｐＨ＞０となり始めるｐＨ、即ち、最低ｐＨであるｐＨｍを推定算出し、該廃水中の窒素化合物を今回のバッチの電気分解処理能力で全て分解処理するのに必要であった処理時間Ｔ２を下記の式（３）に基づいて算出した後、下記の式（４）に基づいて、更新電流値Ｉｎ２を算出する。

Ｔ２＝Ｔｓ＋（ｐＨｓ−ｐＨｍ）／ΔｐＨ …（３）
Ｉｎ２＝Ｉｓ・（Ｔ２／Ｔｓ）・α …（４）
ただし、ｐＨｓは規定処理時間Ｔｓのときの廃水のｐＨである。

そして、該設定電流値Ｉｓが上限値にまで至っている場合には、制御装置１３は、電流値の増加だけでは電気分解処理能力を高める調整が不十分であると判断し、添加する塩素イオン液の増加量を算出して（Ｓ１１５）、次回のバッチを新たな更新添加量Ｃｎ２で電気分解処理するように、即ち、該バッチよりも次回のバッチの電気分解処理能力を高めるように塩素イオン液添加装置２７を制御する。ここで、制御装置１３は、設定添加量Ｃｓの増加量、即ち、次回のバッチの新たな更新添加液量Ｃｎ２を上記の式（３）及び下記の式（５）に基づいて算出する。

Ｃｎ２＝Ｃｓ・（Ｔ２／Ｔｓ）・β …（５）

以上のようにして次回のバッチの電気分解処理能力を求めて設定したら（Ｓ１１６）、循環槽Ａ１１の排出バルブを開放して循環槽Ａ１１内から処理済の廃水を排出する（Ｓ１１７）。同時に、三方バルブ１６、１８を操作して循環ラインを切り替えて、循環槽Ｂ１２に給液して貯留してある廃水の電解処理を開始する。
切り替えた側の循環ラインでは、新たに求めた上記電気分解処理能力で廃水の電気分解処理を行うように、制御装置１３は直流電源装置２２及び塩素イオン液添加装置２７を制御する。以下、上述した操作（Ｓ１０１〜Ｓ１０７）を循環槽Ｂ１２を含む循環ラインにて繰り返し行う。

このように、本実施例によれば、規定処理時間Ｔｓと許容処理時間Ｔｐとの間の時間で廃水中の窒素化合物を分解処理できるように、該処理バッチの結果に基づいて、次回に処理するバッチの電流値等の電気分解処理能力を調整するようにした。これにより、各バッチ毎の廃水中の窒素化合物濃度に合わせて、一バッチ当たりに利用できる処理時間（規定処理時間Ｔｓ）に無駄を生じさせることなく該処理時間全体にわたって電気分解処理を行うことが可能となり、単位時間当たりで過剰となってしまう電流を大幅に削減することが可能となる。
従って、本実施例によれば、消費電力量を削減して処理効率を高めることができる。

また、上記処理フローではｐＨに基づいて制御する方法を示したが、分解処理の終点を判断する方法と同様に、ＯＲＰ若しくは導電率に基づいて電流値、塩素イオン液添加量の調整を行うこともできる。
ここで、廃水中の窒素化合物濃度が比較的高い場合には、ｐＨに基づいて電気分解処理能力を調整すると好ましく、廃水中の窒素化合物濃度が比較的少ない場合には、ＯＲＰに基づいて電気分解処理能力を調整すると好ましく、廃水中で前述した化学式（ａ）〜（ｅ）以外の電気化学反応が生じにくい場合には、導電率に基づいて電気分解処理能力を調整すると好ましい。

また、上記処理フローでは、まず先に、廃水の電気分解処理の際の電流値の大きさを上限値又は下限値になるまで調整し、この調整で電気分解処理能力の調整が不十分な場合に、廃水中に添加する塩素イオン液の量を調整して電気分解処理能力を調整するようにしたが、他の実施例として、まず先に、廃水中に添加する塩素イオン液の量を上限値又は下限値になるまで調整し、この調整で電気分解処理能力の調整が不十分な場合に、廃水の電気分解処理の際の電流値の大きさを調整して電気分解処理能力を調整することもできる。
また、上記処理フローでは、廃水の電気分解処理の際の電流値の大きさ及び廃水中に添加する塩素イオンの量の両方によって電気分解処理能力を調整するようにしたが、廃水の性状等の各種条件によっては、何れか一方のみによって電気分解処理能力を調整することも可能である。

本発明に係る廃水処理方法及び装置は、し尿等のような窒素化合物を含有する有機性の廃水の処理効率を高めて消費電力を削減することができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。

本発明の実施例に係る廃水処理装置の概略構成図である。 図１における各処理段階の廃水の流れを示す図で、（ａ）は循環槽Ａを使用する場合、（ｂ）は循環槽Ｂを使用する場合である。 本発明の実施例に係る廃水処理装置の稼働状況を示す図である。 図１を応用して電解槽を２槽設けた廃水処理装置の概略構成図である。 本発明の実施例に係る廃水処理方法のフロー図である。 規定処理時間内で許容処理時間よりも短い時間で処理を終えた場合の次バッチの処理条件設定方法の説明図である。 規定処理時間内に処理し終えなかった場合の次バッチの処理条件設定方法の説明図である。 規定処理時間と許容処理時間との間の時間で処理を終えた場合の処理時間とｐＨ及び窒素化合物濃度との関係を表すグラフである。 従来の廃水処理装置の概略構成図である。

符号の説明

１０ 廃水処理装置
１１、１２ 循環槽
１３ 制御装置
１５ａ〜１５ｆ ポンプ
１６、１８、３０、３１ 三方バルブ
２０、２０Ａ、２０Ｂ 電解槽
２２ 直流電源装置
２６ ｐＨセンサ
２７ 塩素イオン液添加装置

Claims (8)

1. 窒素化合物を含有する廃水を、循環槽と電解槽の間を循環させながら塩素イオンの存在下で電解処理して廃水中の窒素化合物を分解処理するバッチ式の廃水処理方法において、
   前記循環槽が複数設けられ、一の循環槽と前記電解槽とからなる循環ラインが複数存在し、
   前記電解槽の制御要素を検出し、該検出結果に基づいて制御装置により前記窒素化合物の分解処理の終点を判断し、該分解処理の終点にて前記循環ラインを順次切り替えることを特徴とする廃水処理方法。
2. 前記制御要素が、電解槽の運転時間、若しくは前記廃水のｐＨ、酸化還元電位、導電率のうち少なくとも何れか一つであることを特徴とする請求項１記載の廃水処理方法。
3. 前記制御装置では前記制御要素に基づいて、前記廃水の電解処理の際の電流値の大きさ、前記廃水に添加する塩素イオンの量のうち少なくとも一つを調整することを特徴とする請求項１記載の廃水処理方法。
4. 前記電解槽が直列に複数配置され、前記廃水に含まれる窒素化合物濃度に応じて、これらの電解槽を単独で交互に使用する循環ラインと、複数の電解槽を同時に使用する循環ラインの何れかを選択することを特徴とする請求項１記載の廃水処理方法。
5. 窒素化合物を含有する廃水を塩素イオンの存在下にて電解処理し、該窒素化合物を分解処理するバッチ式の廃水処理装置において、
   前記廃水の給液手段と排液手段を有する複数の循環槽と、
   前記循環槽から流入する廃水を電解処理する電解槽と、
   一の前記循環槽と前記電解槽が接続された複数の循環ラインと、
   前記循環ラインを切り替える切り替え手段と、
   前記電解槽の制御要素を検出し、該検出結果に基づいて廃水中における窒素化合物の分解処理の終点を判断し、該分解処理の終点にて前記切り替え手段を操作して前記循環ラインを順次切り替える制御装置と、を備えたことを特徴とする廃水処理装置。
6. 前記制御要素が、電解槽の運転時間、若しくは前記廃水のｐＨ、酸化還元電位、導電率のうち少なくとも何れか一つであることを特徴とする請求項５記載の廃水処理装置。
7. 前記制御装置では、前記制御要素に基づいて、前記廃水の電解処理の際の電流値の大きさ、前記廃水に添加する塩素イオンの量のうち少なくとも一つを調整することを特徴とする請求項５記載の廃水処理装置。
8. 前記電解槽が複数直列に配置され、
   前記制御装置では、前記廃水に含まれる窒素化合物濃度に応じて、これらの電解槽を単独で交互に使用する循環ラインと、複数の電解槽を同時に使用する循環ラインの何れかを選択することを特徴とする請求項５記載の廃水処理装置。
   

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